開題報(bào)告1780熱連軋四輥可逆粗軋機(jī)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析3月23日修改

1、燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱： 1780熱連軋四輥可逆粗軋機(jī)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 軋鋼-12-3班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 3月16日 (一) 綜述本課題國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義1.1 選題的背景及意義采用軋制成型法來生產(chǎn)鋼板材，具有生產(chǎn)率高、板厚規(guī)格多、生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)。早期，我國依靠從國外大規(guī)模引進(jìn)冷軋、熱連軋技術(shù)，隨著國內(nèi)各高校以剛才生產(chǎn)企業(yè)對軋制技術(shù)研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的豐富，現(xiàn)以成形了一套成熟軋制技術(shù)1。國外發(fā)展出的無頭軋制技術(shù)，利用薄板坯連鑄連軋的生產(chǎn)線，將鑄造較長鑄坯進(jìn)行精軋，

2、且軋后進(jìn)行剪切，在精軋機(jī)組中形成有限的無頭連軋，適合于穩(wěn)定生產(chǎn)薄規(guī)格的帶鋼2-3。德國開發(fā)出基于薄板坯連鑄連軋技術(shù)的無頭軋制技術(shù)，通過提高鑄坯的拉速，使連軋機(jī)和連鑄機(jī)的速度得到匹配，實(shí)現(xiàn)板料的連鑄連軋?，F(xiàn)代熱連軋技術(shù)發(fā)展主要集中在對板形、厚度精度及板料表面質(zhì)量控制等，因此，這對軋機(jī)設(shè)備性能及質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性有更高要求，對軋機(jī)系統(tǒng)高精度要求也越來越高，四輥軋機(jī)作為板帶材生產(chǎn)的主要設(shè)備，對產(chǎn)品精度起著不可忽視的作用4?，F(xiàn)代中厚板軋機(jī)越來越趨于大型化、精密化、自動(dòng)化，以滿足鋼板控制軋制技術(shù)的要求，能夠生產(chǎn)高強(qiáng)度的合金板。采用熱裝爐時(shí)燃耗已降至0.6×109J/t以下，及高剛度(2kN/m

3、m以上)的現(xiàn)代化中厚板軋機(jī)，大大超過日本和美國現(xiàn)有中厚板軋機(jī)性能，生產(chǎn)高質(zhì)量、高性能中厚板創(chuàng)造了有利條件5-6。因此，本課題選擇對熱連軋四輥可逆粗軋機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，對提高其工作可靠性因素進(jìn)一步研究。該課題對提高熱連軋?jiān)O(shè)備的應(yīng)用，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益。1.2 軋鋼機(jī)械設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀隨著國內(nèi)鋼材總產(chǎn)量逐年的提高，對軋鋼設(shè)備的能力也逐漸由向大型化、高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化的發(fā)展方向，以滿足鋼材生產(chǎn)能力需求。對于大型化軋機(jī)設(shè)備，一方面是增加卷重，例如熱連軋卷重可以達(dá)45噸，冷連軋卷重最高可達(dá)60噸，伴隨坯料增重，相應(yīng)的需要提高對加熱設(shè)備、軋機(jī)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備等能力。另一方面，加大軋制速

4、度，提高生產(chǎn)效率，熱連軋速度達(dá)到30米每秒，冷連軋機(jī)達(dá)到41.5米每秒，線材軋制速度甚至更高。自動(dòng)化控制及采用計(jì)算機(jī)技術(shù)在線監(jiān)測軋機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)施輸出檢測信號(hào)，是目前很多大型鋼企的發(fā)展方向7-8。中小型企業(yè)軋機(jī)設(shè)備也逐漸向新工藝、新結(jié)構(gòu)、高效率、大卷壓下的方向邁進(jìn)。目前，我國有了一批自行設(shè)計(jì)裝備大型軋鋼機(jī)械設(shè)備，如1150萬能板坯初軋機(jī)、2300 冷軋機(jī)、4200 特厚板軋機(jī)等軋輥設(shè)備9，同時(shí)，國內(nèi)還裝備了諸多中小型軋鋼機(jī)械設(shè)備，奠定了我國軋鋼生產(chǎn)需求。但是，通過國外先進(jìn)軋機(jī)設(shè)備相比，國內(nèi)軋鋼設(shè)備無論在高速化、自動(dòng)化、連續(xù)化方面，還是在設(shè)備性能或節(jié)能、環(huán)保方面都還存在加大差距10。因此，繼

5、續(xù)有針對性地將現(xiàn)有的軋鋼設(shè)備進(jìn)一步加以改造與更新，研究新軋鋼工藝與設(shè)備，也是我們現(xiàn)在迫切面臨的問題。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，追求質(zhì)量、品種、效益將是中厚板軋機(jī)今后和發(fā)展的方向，以寬厚板為主，并有很高的強(qiáng)度，加大軋制力和主傳動(dòng)電機(jī)容量。為保證板坯加熱的均勻性，使得軋制的鋼板尺寸和性能均勻一致11。以四輥軋機(jī)代替粗軋機(jī)，發(fā)揮四輥精整線軋機(jī)的能力，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。圖1.1 典型的軋機(jī)設(shè)備軋機(jī)設(shè)備的工作原理：軋件通過兩相對旋轉(zhuǎn)的軋輥以壓力進(jìn)行加工，使其產(chǎn)生塑性變形，稱為軋制工藝過程。軋機(jī)通過工作輥來完成這一過程，工作輥包含有旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)。前者靠摩擦力進(jìn)行軋制運(yùn)動(dòng)，由軋機(jī)主傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)；控制軋件的變形程度

6、，由軋機(jī)壓下裝置實(shí)現(xiàn)。因此，軋機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵部件是對其輥系部件的設(shè)計(jì)，保證其運(yùn)行中精確的精度，另一方面，機(jī)架良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，要求輥系在運(yùn)行中剛度滿足要求12-13。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 本文研究對象是1780熱連軋四輥可逆粗軋機(jī)的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件分析，本文研究的主要內(nèi)容如下：（1）通過查閱國內(nèi)外四輥軋機(jī)設(shè)備相關(guān)資料，設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)要求，對四輥軋機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行確定。1.壓下裝置 2機(jī)架 3工作輥系 4機(jī)座 5連接軸 6支撐輥系圖1.2 四輥軋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（2）輥系的設(shè)計(jì)與計(jì)算，主要包含軋輥結(jié)構(gòu)類型、軋輥材料、軋輥尺寸參數(shù)計(jì)算、軋輥軸頭軸承室的設(shè)計(jì)、軸承選型及壽命計(jì)

7、算。（3）下壓裝置的設(shè)計(jì)，機(jī)架部件設(shè)計(jì)等關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)。（4）運(yùn)用 Solidworks 三維繪圖軟件建立四輥軋機(jī)的三維實(shí)體模型，在 Solidworks中進(jìn)行裝配軋機(jī)模型，且檢查零部件之間是否發(fā)生干涉，然后完成四輥軋機(jī)的CAD出圖，包含裝配圖及關(guān)鍵零部件出圖。（5）將軋輥及機(jī)架三維建模分別導(dǎo)入ansys軟件進(jìn)行有限元分析，模擬分析其在軋制力矩和軋制力的作用下，軋輥與機(jī)架的應(yīng)力分布及變形量情況，并根據(jù)模擬結(jié)果對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)與優(yōu)化。三、研究步驟、方法及措施 課題研究的主要步驟及方法：（1）確定課題后，需查閱國內(nèi)外熱連軋四輥軋機(jī)設(shè)備的相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解熱連軋?jiān)O(shè)備的工作原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況，現(xiàn)階

8、段此類設(shè)備存在的問題，并提出相關(guān)改進(jìn)及優(yōu)化方案，為本課題的開展奠定理論基礎(chǔ)。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，參考現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，完成四輥軋機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。（3）運(yùn)用現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)與材料軋制成型工藝基礎(chǔ)知識(shí)，完成對四輥軋機(jī)的軋輥零件設(shè)計(jì)、軸承選型、壓下裝置設(shè)計(jì)等計(jì)算與校核。（4）通過solidworks軟件對四輥軋機(jī)的各非標(biāo)零件進(jìn)行三維建模，對標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行選型，然后整體設(shè)備的裝配，且檢查零部件之間是否發(fā)生干涉。（4）應(yīng)用CAD軟件完成四輥軋機(jī)的工程出圖。（5）應(yīng)用ansys軟件進(jìn)行對軋輥與機(jī)架的進(jìn)行有限元分析，模擬分析其在軋制力矩和軋制力的作用下，其應(yīng)力分布及變形量，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。四、研究工作進(jìn)度

9、 時(shí)間安排進(jìn)度安排2月10日3月15日收集課題相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成開題報(bào)告的撰寫；3月15日 3月31日初步確定四輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，并開始熟悉solidworks、ansys及CAD軟件的熟悉使用；4月01日4.月10日關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定如輥系、軸承、壓下裝置、機(jī)架等部件，設(shè)計(jì)說明書的攥寫4月11日4月20日完成四輥軋機(jī)各零件的三維建模，標(biāo)準(zhǔn)零件的選型，并在solidworks軟件中完成裝配。4月20日 4月30日完成四輥軋機(jī)的CAD裝配圖及各關(guān)鍵零件的CAD出圖；5月1日 5月10日用ansys軟件對軋輥及機(jī)架進(jìn)行有限元分析，并進(jìn)行論文部分的撰寫。5月11日5月20日對說明書進(jìn)行修改完善

10、，圖紙的修改檢查；5月20日6月1日準(zhǔn)備答辯相關(guān)工作準(zhǔn)備 五、主要參考文獻(xiàn) 1 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)第8版. M.北京：高等教育出版社，20052 王懷民，四輥熱軋機(jī)的有限元?jiǎng)恿W(xué)分析；2009.3:13-153 鄒家祥. 軋鋼機(jī)械M 北京:冶金工業(yè)出版社，2010:151-172;177-1844 孫占剛，韓志凌等. 軋機(jī)閉式機(jī)架的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)J.冶金設(shè)備，2014，3:8-115 Turner M J, Clough R W ,Martin H C, Topp L J , Stiffness and defletion analysis of complex structur

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